تستخدم الثعابين الأولى المعدلة جينيًا “أنماط تورينج” الغامضة لتحقيق مقاييس سداسية شبه مثالية
لأول مرة على الإطلاق ، ابتكر العلماء ثعابين معدلة وراثيًا. ال كريسبرتقدم الزواحف المعدلة نظرة ثاقبة جديدة حول كيفية ثعابين الذرة (Pantherophis guttatus) تطوير مقاييسها المنقوشة بدقة.
تشير دراسة جديدة نُشرت يوم الأربعاء (14 يونيو) في مجلة Science Advances ، إلى أن قشور الثعابين ، مثلها مثل ريش الطيور أو الشعر على الثدييات ، هي نتيجة اللواحات – وهي هياكل صغيرة سميكة على الجلد تتطور على المستوى الجنيني.
ولكن على عكس معظم الأنواع الأخرى بما في ذلك الفئران ، حيث تكون الألواح اللاصقة عشوائية ، تتطور لويحات الأفعى بطريقة منظمة للغاية ، وتضع موضع كل مقياس على حدة. بدلاً من ذلك ، فإن التنظيم المكاني لهذه اللوحات يتبع نمطًا في الطبيعة أوضحه لأول مرة عالم الرياضيات آلان تورينج ، كما أضاف الباحثون.
أراد العلماء من جنيف أن يعرفوا بالضبط كيف ولماذا هذا النمط السداسي شبه المثالي[s]”تم تطويره على المقاييس الظهرية الموجودة على ظهر الثعابين وجوانبها ، ولكن ليس على المقاييس البطنية التي تشكل صفًا واحدًا على بطن الحيوانات.
وجد الباحثون أن المقاييس البطنية للجنين تتطور أولاً وتتوافق مع وضع الجسيدات – كتل من الخلايا تحدد موقع الفقرات والأضلاع والعضلات والأدمة من الجلد. بمجرد إنشاء المقاييس البطنية ، تتطور “موجتان” منفصلتان من اللوحيات ، تنتقلان باتجاه بعضهما البعض.
تلتقي الأمواج بشكل جانبي ، مما يخلق أنماطًا سداسية مرتبة تمثل السمة المميزة لجلد الثعبان ، وفقًا لـ إفادة.
متعلق ب: قام العلماء بتغيير المقاييس الموجودة على أقدام الدجاج إلى ريش عن طريق تعديل جين واحد
“لتأكيد عملنا ، استخدمنا المحاكاة الحاسوبية وحصلنا على نتائج مماثلة ،” المؤلف الرئيسي أثناسيا تزيكا، زميل ما بعد الدكتوراه في قسم علم الوراثة والتطور في جامعة جنيف ، قال لـ Live Science. “هذا أمر مثير للدهشة لأن المسار ضروري للتطور السليم للزوائد الجلدية في الطيور والزواحف والثدييات.”
أشارت تسيكا إلى السحالي التي تحتوي على جين EDA متحور ، والتي سبق دراستها في معمل جامعتها ، كمثال على الزواحف التي لم تطور قشورًا أبدًا.
أدى ذلك إلى قيام الباحثين بإنشاء أول ثعابين معدلة وراثيًا في العالم. باستخدام CRISPR-Cas9 ، الذي يعدل الجينات عن طريق قطع الحمض النووي والسماح للحمض النووي الطبيعي بإصلاح نفسه ، نجحت Tzika وفريقها في إنشاء ثعابين “متحولة” تفتقر إلى المقاييس الظهرية الجانبية (سداسية) ، ولكن لا يزال لديها مقاييس بطنية.
وقالت إن هذا يثبت أن المقاييس ليست “ذاتية التنظيم” وتحدث “بدون مسار وظيفي أساسي لـ EDA.”
وقال تسيكا إن العلماء ابتكروا في المجمل أربع ثعابين من الذرة يبلغ عمرها الآن عامين و “تعمل بشكل جيد”.
قال تسيكا: “الحيوانات التي أنتجناها هي بالضبط نفس الثعابين التي تحدث بشكل طبيعي ؛ تمكنا من إعادة إنتاج نفس النمط الظاهري”.
وقالت إنهم يخططون لإجراء جولة أخرى من تعديلات كريسبر على الثعابين المعدلة وراثيًا في غضون عامين ، بمجرد بلوغها مرحلة النضج الجنسي ، “لمعرفة ما إذا كانت الطفرة ستنتقل إلى الجيل التالي”.
